CN101893017A - 一种多功能集成式液压缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多功能集成式液压缸，包括主缸筒、主缸盖、筒状主缸活塞杆、快速缸导向套、隔离环、三瓣卡键、主缸导向套，其特征在于：在主缸筒上设有第一油口、第二油口和第三油口，在主缸盖设有第四油口和第六油口；一定位缸导向套与主缸筒左端部的内壁配合，该定位缸导向套内壁与主缸导向套主缸导向套的外壁配合；一筒状快速缸活塞杆的左端部与筒状主缸活塞杆的内壁配合，该筒状快速缸活塞杆的右端与锁紧螺母配合连接；一快速缸头与筒状主缸活塞杆左端部的内壁配合连接；一低压进油管固定连接在筒状快速缸活塞杆内，该低压进油管的右端为第五油口。本发明结构紧凑、循环运行速度快、工作压力高、工况推力大、功率密度高、安装方便。

Description

一种多功能集成式液压缸

技术领域

本发明属于液压执行装置，具体涉及一种多功能集成式液压缸。

背景技术

目前，国内外作直线运动的液压缸的结构设计，有单级、多级柱塞式，单级、多级活塞式，双向等推力式。要实现液压油缸的低压同流量快速定位、低压同流量快速工进、高压同流量低速大推力工进、低压同流量快速返回的多种功能，并根据压力、流量、控制方式的不同，基本采取以下方式：

(1)多支单级或多级活塞式油缸组合配置，每支油缸担负不同功能，快速返回时需要考虑协调一致；其缺点是体积庞大，结构复杂，管路布置不便，响应频率低、很多机械受空间限制而无法安装。

(2)两支单级或多级活塞式油缸组合，一支油缸作快速定位功能；另一支油缸担负快进和工进功能，但需要在液压系统中配置定量系统的低压大流量、高压中小流量或自动变量的液压泵油源，并且对作定位功能的油缸单独设置油源，因其所需流量与主油源差距较大。其缺点是：即使采用自动变量的油源，其液压泵也必须从最大所需流量考虑，造成体积大、安装布置不便、液压系统相对复杂，功率损耗较大。此油路形式为目前常用的方式。

(3)在油路中采用储能器提供油缸快速运动时所需油液，以减小液压泵排量，降低功率配置。其缺陷是：成本高、体积大、安装布置不便、液压系统相对复杂，在系统中需考虑为储能器补油。此油路形式也为目前常用的方式。

显然，开发整体式液压泵代替现有的组合式液压泵，是生产实践发展的客观需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种多功能集成式液压缸，它结构紧凑、体积小，且便于管路布置；具有低压同流量快速定位、低压同流量快速工进、高压同流量低速大推力工进、低压同流量快速返回的功能，响应频率高、循环运行速度快、工况推力大、功率密度高。

本发明具体采用以下技术方案实现：

本发明所述的一种多功能集成式液压缸，包括主缸筒、配合连接在主缸筒右端的主缸盖、设在主缸筒内且右端部与主缸筒配合的筒状主缸活塞杆、设在筒状主缸活塞杆右端部内的快速缸导向套、与筒状主缸活塞杆中部配合并固定连接在主缸筒中部内的隔离环、设在主缸筒中部内并与隔离环连接的三瓣卡键、内壁与筒状主缸活塞杆的左部配合且右端部与主缸筒的内壁配合的主缸导向套；其特征在于：在主缸筒上设有第一油口、第二油口和第三油口，在主缸盖设有第四油口和第六油口；

一定位缸导向套的外壁与主缸筒左端部的内壁配合，该定位缸导向套内壁与主缸导向套的外壁配合；一筒状快速缸活塞杆的左端部与筒状主缸活塞杆的内壁配合，该筒状快速缸活塞杆的右端依次穿过快速缸导向套、主缸盖与锁紧螺母配合连接；一快速缸头与筒状主缸活塞杆左端部的内壁配合连接；一低压进油管的两端分别通过一圆环焊接固定在筒状快速缸活塞杆内，该低压进油管的右端为第五油口。

所述的一种多功能集成式液压缸，其所述的导向套中部的外壁与主缸筒的内壁之间形成第一通道，第一通道与设在主缸筒上的第一油口相通；快速缸头的右端与筒状主缸活塞杆的左端之间形成第二通道；导向套右端台阶与隔离环左端之间形成第三通道，第三通道与设在主缸筒上的第二油口相通；筒状快速缸活塞杆的左部设有与其垂直的第四通道；隔离环右边的主缸筒内壁与筒状主缸活塞杆的外壁之间形成第五通道，第五通道与设在主缸筒上的第三油口相通；筒状主缸活塞杆的内壁与筒状快速缸活塞杆的外壁之间形成第六通道，低压进油管的外壁与筒状快速缸活塞杆内壁之间形成第七通道，第六通道和第七通道分别与第四通道相通；低压进油管的内管壁为第八通道，第八通道与第二通道相通；筒状主缸活塞杆的右端与主缸盖的右端之间形成第九通道，第九通道与设在主缸盖上的第四油口相通；筒状快速缸活塞杆的右部设有与其垂直并与第七通道相通的第十通道，第十通道与设在主缸盖上的第六油口相通。

所述的一种多功能集成式液压缸，其所述的三瓣卡键通过弹簧垫圈和内六角螺钉与隔离环连接。

所述的一种多功能集成式液压缸，其特征在于：所述的快速缸导向套通过紧定螺钉和定位销定位连接在筒状主缸活塞杆右端部内。

所述的一种多功能集成式液压缸，在主缸盖与主缸筒右端部的内壁的配合面上设有螺堵，螺堵与第六油口的竖直通道口配合连接；在主缸盖与锁紧螺母之间设有碟形垫圈；在各运动副之间及固定连接处均安装有密封件防止油液相互窜腔和外泄漏。

本发明应用液压技术的原理，集定位油缸、快速油缸、主工作油缸于一体，在同一缸体中的多支油缸在运动过程中可分别实现低压同流量快速定位、低压同流量快速工进，高压同流量低速大推力工进、低压同流量快速返回的多种功能；定位油缸可单独伸出，并在低压状况的快速运动中带动主工作油缸运动；当定位油缸到位后，由快速油缸在低压状况下带动主工作油缸继续快进到位；当转入低速进给时，主工作油缸无杆腔在高压下低速运动实现最大推力，并可通过快速油缸、主工作油缸同步工进实现额外增力的作用；当工作过程完成后，快速油缸在低压状况下带动主工作油缸和定位油缸快速返回，实现整个工作过程的快速循环。可通过改变压力、流量、控制方式的不同组合来扩展液压系统的适用范围，适用于在工况运行中需要进行分段速度控制和推力变化控制的压力机械和机床设备。

本发明的优点：

(1)采用关联性设计将定位油缸、快速油缸、主工作油缸等三种工况油缸的功能集成为一体的创新；

(2)在高低压同流量情况下，快速进给与工作进给的速比约为3∶1。快速返程与快速进给的速比约为2∶1；快进与工进可以获得较大的速度差，即小流量可以获得大的速度比，优化液压油源的匹配和降低了功率消耗；

(3)可实现快速油缸、主工作油缸同步工进，可获得大于主工作缸径约15％的增力作用面积，实现了额外增力的效果，提高了功率密度；

(4)可简化液压油源的配置，只需要一路主压力油源即可实现多缸的功能控制；

(5)通过改变三种油缸的工作压力及控制组合可以实现工作推力的变化；

(6)通过改变三种油缸的工作流量可以改变相互间的运动速比；

(7)通过改变对三种油缸进回油路的控制方式可以实现不同的运动程序；

(8)通过不同压力、流量、控制方式的组合可以扩展液压系统的实施空间和适用范围。

本发明结构紧凑、循环运行速度快、工作压力高、工况推力大、功率密度高、安装方便。适用于金属材料穿孔机、压力成型机、液压打包机、液压组合机床等。

附图说明

图1是本发明的纵剖面结构图。

图2是图1的左视图。

图3是图1的右视图

具体实施方式

参见图1图2和图3所示的一种多功能集成式液压缸，包括配合连接在主缸筒8右端的主缸盖14、设在主缸筒内且右端部与主缸筒配合的筒状主缸活塞杆9、设在筒状主缸活塞杆9右端部内的快速缸导向套11、与筒状主缸活塞杆中部配合并固定连接在主缸筒中部内的隔离环4、设在主缸筒中部内并与隔离环连接的三瓣卡键5、内壁与筒状主缸活塞杆的左部配合且右端部与主缸筒的内壁配合的主缸导向套2；

在主缸筒8上设有第一油口29、第二油口30和第三油口31，在主缸盖14设有第四油口32和第六油口34；

一定位缸导向套1的外壁与主缸筒8左端部的内壁配合，该定位缸导向套内壁与主缸导向套2主缸导向套2的外壁配合；一筒状快速缸活塞杆10的左端部与筒状主缸活塞杆9的内壁配合，该筒状快速缸活塞杆的右端依次穿过快速缸导向套11、主缸盖14与锁紧螺母17配合连接；一快速缸头3与筒状主缸活塞杆9左端部的内壁配合连接；一低压进油管18的两端分别通过一圆环焊接固定在筒状快速缸活塞杆10内，该低压进油管的右端为第五油口33。

所述的导向套2中部的外壁与主缸筒8的内壁之间形成第一通道19，第一通道与设在主缸筒上的第一油口19相通；快速缸头3的右端与筒状主缸活塞杆9的左端之间形成第二通道20；导向套2右端台阶与隔离环4左端之间形成第三通道21，第三通道与设在主缸筒上的第二油口30相通；筒状快速缸活塞杆10的左部设有与其垂直的第四通道22；隔离环4右边的主缸筒8内壁与筒状主缸活塞杆的外壁之间形成第五通道23，第五通道与设在主缸筒上的第三油口31相通；筒状主缸活塞杆9的内壁与筒状快速缸活塞杆的外壁之间形成第六通道24，低压进油管18的外壁与筒状快速缸活塞杆内壁之间形成第七通道25，第六通道和第七通道分别与第四通道相通；低压进油管的内管壁为第八通道26，第八通道与第二通道相通；筒状主缸活塞杆9的右端与主缸盖14的右端之间形成第九通道27，第九通道与设在主缸盖上的第四油口32相通；筒状快速缸活塞杆10的右部设有与其垂直并与第七通道相通的第十通道28，第十通道与设在主缸盖14上的第六油口34相通。

所述的三瓣卡键5通过弹簧垫圈6和内六角螺钉7与隔离环4连接。

所述的快速缸导向套11通过紧定螺钉12和定位销13定位连接在筒状主缸活塞杆9右端部内。

在主缸盖14与主缸筒8右端部的内壁的配合面上设有螺堵15，螺堵与第六油口34的竖直通道口配合连接；在主缸盖14与锁紧螺母17之间设有碟形垫圈16。

将筒状快速缸活塞杆10从筒状主缸活塞杆9的右端装入孔内，将快速缸导向套11穿入筒状快速缸活塞杆10，再将快速缸导向套11旋入筒状主缸活塞杆9的右端的螺纹孔内，从筒状主缸活塞杆9的活塞部位装入定位销13并插入快速缸导向套11的销孔内再拧入紧定螺钉12；

将部装后的筒状主缸活塞杆9从主缸筒8的右端装入孔内并同时穿过隔离环4的内孔；

将主缸盖14穿过筒状快速缸活塞杆10的右杆端，并旋入主缸筒8右端的螺纹孔内拧紧；

将碟形垫圈16装入和锁紧螺母17旋入筒状快速缸活塞杆10的外螺纹上拧紧。在主缸筒8的左端装入主缸导向套2，再将定位缸导向套1旋入主缸筒8左端的螺纹孔内拧紧；将快速缸头3旋入筒状主缸活塞杆9左端的内螺纹孔内。

多功能集成液压缸工作原理(以应用于金属材料穿孔机举例)

当低压油(调定压力小于2Mpa)从第二油口30进入定位油缸的第三通道21作用在主缸导向套2活塞端的有效面积F3上，推动活塞部位克服密封件的启动摩擦力向左快速运动，同时主缸导向套2的内止口端面带动筒状主缸活塞杆9一起同步运动，同时第一油口29、第三油口31与液压系统的油箱互通连接，第一通道19和第五通道23的回油直接回到油箱内，第六通道24的回油经第四通道22和第七通道25和第十通道28从第六油口34返回油箱。为防止产生真空和振动，第二通道20经第八通道26经第五油口33与回油管路相通，同时第九通道27经第四油口32与回油管路相通，使回油管路中的油液在回油压力或油箱中的油液在大气压力的作用下向第二通道20及第九通道27补油。当定位油缸向左运动到位后，经限位电器(或压力继电器)发讯号操纵液压换向油路，低压油(调定压力小于2Mpa)从第五油口33经第八通道26进入第二通道20作用在快速缸头3的有效面积F2上，推动筒状主缸活塞杆9继续向左快速运动，同时第五通道25的回油继续通过第三油口31返回油箱，第六通道24的回油继续通过第四通道22和第七通道25和第十通道28从第六油口34返回油箱。

当快进到位时，限位电器发讯操纵液压换向阀转换油路后，高压油(调定压力可达31.5Mpa)分两路从第四油口32经第九通道27作用于筒状主缸活塞杆9活塞端的有效面积F1上的推力与从第五油口33进入的高压油经第八通道26进入第二通道20作用在快速缸头3的有效面积F2上的推力形成合力，推动液压缸作工作进给运动。由于推力面积等于F1加F2，其有效推力面积大于主油缸内缸径面积，提高了单位效率比，起到了额外增力的效果。

当油缸返程时，低压油(调定压力小于2Mpa)从第六油口34经第十通道28进入第七通道25经第四通道22进入第六通24道作用在快速缸导向套11的有效面积F4上，推动筒状主缸活塞杆9向右快速运动，当组装在筒状主缸活塞杆9左端的快速缸头3的端面接触到主缸导向套2的内止口端面时即带动其同步向右快速运动到位。同时第一油口29、第三油口31与液压系统的油箱连接，在大气压力作用下吸入油液。同时第三通道21回油经第二油口30、第二通道20回油经第八通道26从第五油口33、第九通道27回油经第四油口32分别经液压换向油路与回油路沟通返回油箱。

低压油调定压力的大小应满足定位工装和克服三组油缸密封件静摩擦力的要求。高压油调定压力的大小应满足液压缸作工作进给时所需推力的要求。

本油缸工作行程时，快进与工进速度比(面积反比)约为3∶1；返程时，快退与快进速度比(面积反比)约为2∶1，因此在高低压同流量的情况下，快进与工进可以获得较大的速度差，即小流量可以获得大的速度比。通过改变不同工况的工作流量可以改变速度比值。

Claims (5)

1.一种多功能集成式液压缸，包括主缸筒(8)、配合连接在主缸筒右端的主缸盖(14)、设在主缸筒内且右端部与主缸筒配合的筒状主缸活塞杆(9)、设在筒状主缸活塞杆(9)右端部内的快速缸导向套(11)、与筒状主缸活塞杆中部配合并固定连接在主缸筒中部内的隔离环(4)、设在主缸筒中部内并与隔离环连接的三瓣卡键(5)、内壁与筒状主缸活塞杆的左部配合且右端部与主缸筒的内壁配合的主缸导向套(2)；其特征在于：在主缸筒(8)上设有第一油口(29)、第二油口(30)和第三油口(31)，在主缸盖(14)设有第四油口(32)和第六油口(34)；

一定位缸导向套(1)的外壁与主缸筒(8)左端部的内壁配合，该定位缸导向套内壁与主缸导向套(2)主缸导向套(2)的外壁配合；一筒状快速缸活塞杆(10)的左端部与筒状主缸活塞杆(9)的内壁配合，该筒状快速缸活塞杆的右端依次穿过快速缸导向套(11)、主缸盖(14)与锁紧螺母(17)配合连接；一快速缸头(3)与筒状主缸活塞杆(9)左端部的内壁配合连接；一低压进油管(18)的两端分别通过一圆环固定连接在筒状快速缸活塞杆(10)内，该低压进油管的右端为第五油口(33)。

2.根据权利要求1所述的一种多功能集成式液压缸，其特征在于：所述的导向套(2)中部的外壁与主缸筒(8)的内壁之间形成第一通道(19)，第一通道与设在主缸筒上的第一油口(29)相通；快速缸头(3)的右端与筒状主缸活塞杆(9)的左端之间形成第二通道(20)；导向套(2)右端台阶与隔离环(4)左端之间形成第三通道(21)，第三通道与设在主缸筒上的第二油口(30)相通；筒状快速缸活塞杆(10)的左部设有与其垂直的第四通道(22)；隔离环(4)右边的主缸筒(8)内壁与筒状主缸活塞杆的外壁之间形成第五通道(23)，第五通道与设在主缸筒上的第三油口(31)相通；筒状主缸活塞杆(9)的内壁与筒状快速缸活塞杆的外壁之间形成第六通道(24)，低压进油管(18)的外壁与筒状快速缸活塞杆内壁之间形成第七通道(25)，第六通道和第七通道分别与第四通道相通；低压进油管的内管壁为第八通道(26)，第八通道与第二通道相通；筒状主缸活塞杆(9)的右端与主缸盖(14)的右端之间形成第九通道(27)，第九通道与设在主缸盖上的第四油口(32)相通；筒状快速缸活塞杆(10)的右部设有与其垂直并与第七通道相通的第十通道(28)，第十通道与设在主缸盖(14)上的第六油口(34)相通。

3.根据权利要求1或2所述的一种多功能集成式液压缸，其特征在于：所述的三瓣卡键(5)通过弹簧垫圈(6)和内六角螺钉(7)与隔离环(4)连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种多功能集成式液压缸，其特征在于：所述的快速缸导向套(11)通过紧定螺钉(12)和定位销(13)定位连接在筒状主缸活塞杆(9)右端部内。

5.根据权利要求1或2所述的一种多功能集成式液压缸，其特征在于：在主缸盖(14)与主缸筒(8)右端部的内壁的配合面上设有螺堵(15)，螺堵与第六油口(34)的竖直通道口配合连接；在主缸盖(14)与锁紧螺母(17)之间设有碟形垫圈(16)。

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